[科普中國(guó)]-甘露糖受體

概述

20 世紀(jì)70 年代后期, 在兔肺泡巨噬細(xì)胞發(fā)現(xiàn)了一個(gè)175kDa 的內(nèi)吞性受體，能識(shí)別糖基化的溶酶體酶和末端為甘露糖、海藻糖、N- 乙酰葡萄糖胺等殘基的糖類。該受體最初被命名為巨噬細(xì)胞甘露糖受體（Macrophage mannose receptor，MMR），進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，其分布并不只限于巨噬細(xì)胞，故統(tǒng)稱為甘露糖受體（Mannose receptor，MR），其他名稱還包括MRC1（Mannose receptor C- type 1）和CLEC13D（C- type lectin domain family 13 member D）。之后，根據(jù)細(xì)胞分化分子系統(tǒng),MR 又被命名為CD206。1

甘露糖受體（Mannose receptor，MR）是先天免疫系統(tǒng)中重要的模式識(shí)別受體和內(nèi)吞受體，主要存在于巨噬細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞的細(xì)胞膜表面，MR 具有多個(gè)胞外結(jié)構(gòu)域，能識(shí)別和結(jié)合廣泛的內(nèi)源性和外源性配體，在維持內(nèi)穩(wěn)態(tài)、識(shí)別病原、誘導(dǎo)細(xì)胞因子、抗原遞呈等過(guò)程中發(fā)揮重要作用。

結(jié)構(gòu)特征及編碼基因甘露糖受體的結(jié)構(gòu)特征MR 是C 型凝集素超家族中MR 家族（MR family）中的一員，屬鈣依賴性Ⅰ型跨膜蛋白受體。MR從N 端到C 端依次為胞外富含半胱氨酸（cysteine-rich，CR）結(jié)構(gòu)域、Ⅱ型纖維連接蛋白（fibronectintype Ⅱ，F(xiàn)NⅡ）結(jié)構(gòu)域、8 個(gè)串連的C 型凝集素樣結(jié)構(gòu)域（C- type lectin- like domain，CTLD）、跨膜結(jié)構(gòu)域和胞質(zhì)內(nèi)短尾巴結(jié)構(gòu)域。MR 家族最顯著的特征是單條肽鏈上含多個(gè)CTLD。1

(1) 胞外的富含半胱氨酸區(qū)域(Cysteine-rich domain, CR)：為對(duì)稱的三葉草樣結(jié)構(gòu)。具有凝集素活性，能夠結(jié)合SO4-4-N-乙酰半乳糖胺、SO4-3-N-乙酰半乳糖胺和SO4-3-半乳糖，因此能識(shí)別腺垂體激素如促黃體激素，硫酸軟骨素A和B，Lewisa和Lewisx型硫酸化低聚糖。MR家族成員間的CR序列的同源性是25%-30%。

(2) II型纖連蛋白重復(fù)區(qū)(Fibronectin type II domain, FNII)：在甘露糖受體家族成員間，此區(qū)域是最保守的。最近，細(xì)胞黏附分析和膠原質(zhì)結(jié)合實(shí)驗(yàn)的研究顯示，MR能在FNII區(qū)域介導(dǎo)下結(jié)合膠原質(zhì)，可結(jié)合I型，III型和IV型膠原質(zhì)，提示MR這種多功能的受體在膠原質(zhì)清除或細(xì)胞基質(zhì)黏附中具有額外的作用。2

(3)多個(gè)C型凝集素樣糖類識(shí)別域(C-type lectin-likedomain, CTLD)：介導(dǎo)MR與以甘露糖?巖藻糖和N-乙酰氨基葡萄糖為末端的糖類結(jié)合,MR即得名于此? 單區(qū)域分析提示只有CTLD4能單獨(dú)結(jié)合單糖,但作為一個(gè)完整的受體以高親和性結(jié)合多價(jià)配體,是需要CTLD4-8參與的?

(4)1個(gè)胞質(zhì)內(nèi)尾區(qū)域:MR在胞吞小室和質(zhì)膜的重復(fù)循環(huán),其胞內(nèi)的靶向是由胞質(zhì)區(qū)基于酪氨酸的基序介導(dǎo)的?MR在早期內(nèi)涵體的再循環(huán)是由雙芳香基序(由內(nèi)吞基序上的酪氨酸和鄰近的苯丙氨酸組成)介導(dǎo)的?從整體來(lái)說(shuō),MR的3維構(gòu)象并非一成不變?不同條件下MR構(gòu)象的改變及隨之而來(lái)的多價(jià)結(jié)合位點(diǎn)有效性的變化,可以影響受體的功能?Boskovic等3證明在模擬內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的低pH環(huán)境中,MR的3維結(jié)構(gòu)出現(xiàn)極大的變化,以調(diào)節(jié)對(duì)配體的選擇性?

甘露糖受體的編碼基因人類的MR基因定位于10p11.21?；蚪Y(jié)構(gòu)研究表明外顯子1編碼信號(hào)序列，外顯子2編碼CR區(qū)域，外顯子3編碼FNII區(qū)域，外顯子30則編碼跨膜區(qū)和胞內(nèi)區(qū)，另外的27個(gè)外顯子編碼8個(gè)TLDs和插入的聯(lián)結(jié)子區(qū)。

組織分布及其調(diào)節(jié)甘露糖受體的組織分布MR最初在大鼠肝枯否氏細(xì)胞中發(fā)現(xiàn),事實(shí)上其廣泛分布于脾紅髓?淋巴結(jié)副皮質(zhì)及胸腺皮質(zhì)等特定組織的巨噬細(xì)胞?MR在肺泡巨噬細(xì)胞?單核細(xì)胞衍生的巨噬細(xì)胞?樹突狀細(xì)胞均有豐富的表達(dá),但在單核細(xì)胞上無(wú)表達(dá)?在某些內(nèi)皮細(xì)胞亞群?氣管平滑肌細(xì)胞?視網(wǎng)膜上皮細(xì)胞4?腎血管系膜細(xì)胞?Kaposi肉瘤細(xì)胞?精子頂體細(xì)胞和腦小膠質(zhì)細(xì)胞等也發(fā)現(xiàn)有MR的表達(dá)?在母胎界面的蛻膜巨噬細(xì)胞上有豐富的MR,其與內(nèi)吞分泌期黏液素有關(guān)5?Linehan的研究表明,在皮膚,肝,心肌,骨胳肌,舌肌的抗原遞呈細(xì)胞(APC)上都有MR的表達(dá),且共焦顯微鏡顯示,MR陽(yáng)性細(xì)胞共表達(dá)MHCII類分子,提示MR在這些細(xì)胞中的主要作用是抗原捕獲?

甘露糖受體的調(diào)節(jié)MR的表達(dá)受到細(xì)胞因子等因素的復(fù)雜調(diào)節(jié)?IL-4,IL-13和IL-10可上調(diào)腹膜炎募集的巨噬細(xì)胞上MR的表達(dá)?前列腺素E(PGE)、地塞米松、1,25-二羥維生素D3也能上調(diào)MR的水平?表面活性蛋白D和表面活性蛋白A能提高M(jìn)R在體外培養(yǎng)的人單核細(xì)胞衍生的巨噬細(xì)胞表面的表達(dá),此種提高與蛋白的合成無(wú)關(guān),可能是胞內(nèi)MR轉(zhuǎn)移到細(xì)胞表面增多?肺表面活性蛋白A通過(guò)激活磷脂酰肌醇激酶?3/鈣信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑上調(diào)MR的表達(dá)?IFN-γ是前炎癥因子,能激活炎癥部位的巨噬細(xì)胞,IFN-γ下調(diào)MR的同時(shí)上調(diào)FcγR1的表達(dá),提高對(duì)微生物的吞噬作用,隨后抗微生物的產(chǎn)物NO的產(chǎn)生也增加,并介導(dǎo)對(duì)病原體的殺滅?由于NO在殺滅病原體的同時(shí)也會(huì)損傷炎癥周圍的組織,因此在最初的殺滅完成后減輕炎癥反應(yīng)非常重要?但感染和炎癥后MR的胞吞和吞噬特征是如何被調(diào)節(jié)目前尚不清楚?另一方面,MR本身的糖基化,終端的唾液酸化,通過(guò)影響受體的自聯(lián)作用,也影響到它的CR區(qū)和CTLDs區(qū)的結(jié)合特性?

免疫作用甘露糖受體(MR) 屬于多凝集素(multilectin) 受體, 可識(shí)別細(xì)胞表面或病原體細(xì)胞壁上的多種糖分子, 通過(guò)參與受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用(Receptor-Mediated Endocytosis) 和吞噬作用(phagocytosis) , 來(lái)維持內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定, 并將先天性免疫與后天免疫聯(lián)系起來(lái), 組成機(jī)體的一種免疫防御系統(tǒng)。6

MR 既能結(jié)合內(nèi)源性分子，又能結(jié)合病原體；MR 清除了這兩類物質(zhì)，使其成為內(nèi)穩(wěn)態(tài)與免疫防御之間的橋梁。因此，MR 是一個(gè)非典型的模式識(shí)別受體（pattern recognition receptor，PRR），其功能異常復(fù)雜。

維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定MR 通過(guò)胞外結(jié)構(gòu)域識(shí)別和結(jié)合許多內(nèi)源性配體，并將其內(nèi)化和降解，在維持機(jī)體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)方面發(fā)揮重要作用，如通過(guò)CTLDs 清除進(jìn)入循環(huán)中的溶酶體水解酶和髓過(guò)氧化物酶，清除衰老的細(xì)胞和壞死細(xì)胞的碎片；通過(guò)CR 調(diào)節(jié)循環(huán)中的前垂體激素含量；通過(guò)FNⅡ清除膠原蛋白，調(diào)節(jié)細(xì)胞與基質(zhì)間的黏附作用等；Mφ通過(guò)MR 捕獲分泌的溶酶體酶, 可清除循環(huán)中的糖蛋白, 內(nèi)吞甲狀腺球蛋白等分泌蛋白, 從而參與維持組織內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定。最新研究表明，MR 在清除外源毒物方面也具有重要作用。1

MR在先天性免疫中的作用MR參與識(shí)別病原體。MR 可以識(shí)別細(xì)胞壁的多糖成分, 如酵母甘露聚糖、細(xì)菌莢膜、L PS 和脂質(zhì)阿拉伯甘露聚糖(lipoarabinomannan) , Mφ可通過(guò)MR來(lái)吞噬許多非調(diào)理素化的微生物, 包括細(xì)菌、真菌和原生動(dòng)物(protozoa) 等。而在高等真核生物中, 甘露糖殘基通常深埋于糖蛋白分子內(nèi), 因而不能與MR 結(jié)合。Mφ的MR 識(shí)別病原體后, 可導(dǎo)致細(xì)胞活化, 使超氧化陰離子釋放增加, 并誘導(dǎo)細(xì)胞因子的合成。巨噬細(xì)胞膜在肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架的介導(dǎo)下可發(fā)生變形運(yùn)動(dòng), 包繞病原體或病原體感染的靶細(xì)胞, 形成吞噬小體,進(jìn)而消化、殺傷病原體。Newman 等7觀察到, 人的DC 亦可通過(guò)MR 特異性地識(shí)別并吞噬白色念珠菌, 并在溶酶體水解酶的作用下殺傷病原體。

激活信號(hào)通路，誘導(dǎo)生成NO 和多種細(xì)胞因子。MR 與配體相互作用可以引發(fā)細(xì)胞內(nèi)一系列的信號(hào)級(jí)聯(lián)放大，激活轉(zhuǎn)錄，促進(jìn)或抑制NO 和多種細(xì)胞因子，如IL- 1、IL- 6、GM- CSF、TNF- a、IL- 12、IL- 10、IL- 1ra、IL- RⅡ等的表達(dá)8。MR 的胞質(zhì)內(nèi)結(jié)構(gòu)域很短，不含信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)基序，因此，MR 參與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，導(dǎo)致目的基因的表達(dá)還需要其他受體參與。有研究報(bào)道證實(shí)，IL- 8 的誘導(dǎo)生成需要TLR- 2 的參與。MR 通過(guò)介導(dǎo)不同細(xì)胞因子的生成對(duì)機(jī)體的免疫應(yīng)答過(guò)程進(jìn)行調(diào)節(jié)。

MR在后天免疫中的作用MR參與抗原轉(zhuǎn)運(yùn)。MR 可通過(guò)非糖基識(shí)別結(jié)構(gòu)域, 與表達(dá)于脾和淋巴結(jié)細(xì)胞表面的特殊分子相互作用, 從而將MR2抗原復(fù)合物轉(zhuǎn)運(yùn)至B 細(xì)胞親和力成熟區(qū)。T 細(xì)胞依賴抗原可誘導(dǎo)這些CR 配體陽(yáng)性巨噬細(xì)胞變?yōu)闃渫粻罴?xì)胞，游走進(jìn)入B細(xì)胞濾泡中，向淋巴細(xì)胞呈遞抗原。由于CR 配體陽(yáng)性巨噬細(xì)胞不表達(dá)MR，推測(cè)抗原首先與MR 陽(yáng)性巨噬細(xì)胞（MR 的CTLDs）結(jié)合，結(jié)合有抗原的可溶性MR（sMR）或MR 陽(yáng)性細(xì)胞再通過(guò)CR 與CR 配體陽(yáng)性巨噬細(xì)胞結(jié)合9。

MR參與DC的抗原呈遞。DC可通過(guò)MR 介導(dǎo)內(nèi)吞方式攝取抗原。此途徑具有高效性、選擇性及飽和性的特點(diǎn)。MR 為可重復(fù)使用的抗原受體, 其功能主要是攝取并集中非自身抗原, 以利于抗原的處理和呈遞。與未甘露糖化的抗原肽相比較, 甘露糖化的抗原和肽段的提呈效率高200～10000倍。MR介導(dǎo)抗原的交叉遞呈，即外源蛋白內(nèi)化后通過(guò)MHC- Ⅰ類分子遞呈給CD8+ 細(xì)胞8。該功能對(duì)非直接感染APC 病毒和非內(nèi)源性表達(dá)腫瘤抗原的免疫應(yīng)答非常重要。外源性抗原由內(nèi)體轉(zhuǎn)移到胞質(zhì)中進(jìn)行蛋白降解是抗原交叉遞呈的關(guān)鍵。最新的研究表明，MR 內(nèi)化抗原后由泛素化調(diào)節(jié)（MR 的胞質(zhì)段與多聚泛素連接）而實(shí)現(xiàn)這一轉(zhuǎn)移過(guò)程。